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文檔簡介
1 帶式輸送機傳動用的雙級圓柱齒輪展開式減速器設計書 一、傳動方案的擬定及說明: 傳動方案簡圖已給定如下圖 送機帶輪 2 速器 動機 說明 : 該方案的優(yōu)缺點 : 該工作機有輕微振動,且該工作機屬于小功率、載荷變化不大的情況,價 格便宜,標準化程度高,大幅降低了成本。減速器采用兩級展開式斜齒圓柱齒輪減速,這是兩級減速器中應用最廣泛的一種。齒輪相對于軸承不對稱,要求軸具有較大的剛度。高速級齒輪常布置在遠離扭矩輸入端的一邊,以減小因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均現(xiàn)象。 總體來講,該傳動方案滿足工作機的性能要求,適應工作條件、工作可靠,此外該結構簡單,尺寸緊湊,成本低,傳動效率高。 設計計算與說明 計算結果 2 二、選擇電動機 )( 1 選擇電動機類型 按已知工作條件及要求,選擇 Y 系列 籠型 三相異步電動機 ,全封閉自扇冷式結構,工作電壓 )( 2 選擇電動機容量 工作機的輸出功率 01000從電動機到工作機輸送帶間 的總效率 4234221 式中, 1, 2, 3, 4 ,分 別為聯(lián)軸器,軸承,齒輪傳動和卷筒的傳動效率,查表 2 1= 2=3= 4= 42 故電動機輸出功率 )( 3 確定電動機轉速 按表 22 推薦的傳動比,兩級展開式齒輪減速器的傳動比 408i 。而工作機卷筒軸的轉速為 m i n/w 所以電動機轉速可選范圍是: m i n/)2 2 9 2 8(08( 符合這一范圍的電動機的同步轉速有000 r 500 r , 000 r ,綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量及價格因素,決定采用同步轉速為000 r 的電動機,型號為 6112 由表 120 可知該電動機額定功率為 滿載轉速 40 。 m rn w 6Y 40 rn m 設計計算與說明 計算結果 3 三、 計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比 )( 1 總傳動比為 i = 2 分配傳動比 21 考慮潤滑條件,為使兩級大齒輪直徑相近,則有 四、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) )( 1 各軸的轉速 40nn m 9 01 m i , )( 2 各軸的輸入功率 d 4 卷 )( 3 各軸的輸入轉矩 : 5 00 5 0 將計算結果匯總于表 2A ,以備查用 表 2A 軸名 功率 P/矩 T/(N m) 轉速 n/(r 傳動比 i 效率 電機軸 40 1 40 96 7 1 筒軸 7 設計計算與說明 計算結果 5 五、 齒輪的設計 (一) 高速級斜齒圓柱齒輪傳動設計 1 選擇齒輪材料 、 熱處理 、齒面硬度、精度等級及齒數(shù) 齒輪精度 8 級,因傳遞功率不大,轉速不高, 故采用軟齒面齒輪傳動。參考表 1小齒輪: 45鋼(調質),硬度為 23045 鋼(正火),硬度為 190動平穩(wěn)性,取 22 ,則 2 z ,圓 整為 1052 z 。 軟齒面齒輪傳動,故按齒面接觸疲勞強度設計,然后校核其齒根彎曲疲勞強度。 2 按 齒面接觸疲勞強度設計 轉矩 (1)初選載荷系數(shù) K=表 d (2)初選螺旋角 (3)計算當量齒數(shù) s 22co 615c o 5c o 由圖 10 M M 由表 10 (4)接觸應力循環(huán)次數(shù)為 807 6 019 4 060 88112 由圖 10)許用接觸 應力為 齒輪精度 8級 小齒輪: 45鋼(調質)230齒輪: 45鋼(正火)1902 , 1052 z K=d v M M 1 1N 2N = 1H P 6 i i (6)計算小齒輪分度圓直徑 3 7)確定模數(shù) 1m =11 1m =表取標準值為 12 (8)計算分度圓直徑 1d 1z /=2d 1z /=9)計算傳動中心距 12 = 15c o s/1( 整為 12 =13110)確定螺旋角 = 2 15o (11)計算齒寬 b=1d=1 整后取 (12)計算齒輪的圓周速度 100060 11 s 由表 10用 8級精度較為合適 3、 校核 彎曲疲勞強度 ( 1) 齒形系數(shù)力修正系數(shù)2H P 12 1d 2d 2 =131mm 1v =s 7 由表 102) 許用 彎曲應力 F 由圖 10F F 由表 10S 由圖 103) 許用彎曲應力為 1 = 2 =F = 11 =F = 1F1Y =足齒根彎曲疲勞強度要求 F F S 1F = 2F =計計算與說明 計算結果 8 (二)低速級圓柱齒輪傳動 設計 1、 選擇齒輪材料 、 熱處理 、齒面硬度、精度等級及齒數(shù) 齒輪精度 8 級,因傳遞功率不大,轉速不高, 故采用軟齒面齒輪傳動。參考表 1小齒輪: 45 (鋼 調 質 ) ,硬度為230齒輪: 45鋼(正火)硬度為 190考慮傳動平穩(wěn)性,取, 24則 ,因選用軟齒面閉式傳動,失效形式為點蝕,故按齒面接觸疲勞強度設計,然后校核其齒根彎曲疲勞強度。 2、按 齒面 接觸疲勞強度設計 轉矩 I (1)初選載荷系數(shù) K=表 d (2)初選螺旋角 (3)計算當量齒數(shù) o s 24c o 9115c o s 82c o 由圖 10 M M 由 表 10 (4)接觸應力循環(huán)次數(shù)為 8 78114 0411 由圖 10)許用接觸應力為 齒輪精度 8級 小齒輪 45 (鋼 調 質 ) 硬度 230齒輪 45 (鋼 正 火 ) 硬度 190 K=d v 91 M M 1 3N 4N = 3H = P 9 i 31 044l i (6)計算小齒輪分度圓直徑 3 687)確定模數(shù) 2m =33468= 2m =表取標準值為 23 (8)計算分度圓直徑 3d 2z /=4d 2z /=算傳動中心距 23= c o s/1(整為23=165定螺旋角 = 2343 計算分度圓直徑 3d 2z /=4d 2z /=算齒寬 b=3d=1 整后取 計算齒輪的圓周速度 4H = P 23 3d 4d 3=165 =3d 4d 3v=s 10 100060 33 s 由表 10用 8級精 度較為合適 3、校核彎曲疲勞強度 (1)齒形系數(shù)0)許用彎曲應力 F 由圖 10 FF 由表 10S 由圖 10)許用彎曲應力為 3 = 4 =F=33 =F = 3F3Y =4)滿足齒根彎曲疲 勞強度要求 M F F S 3F = 4F =結: 高速級,低速級齒輪傳動數(shù)據(jù)總結如下: 高速級齒輪傳動數(shù)據(jù): 齒數(shù): 22 , 105 模數(shù): 2 齒寬: 螺旋角: 分度圓直徑: 217d 2 中 心距: 13111 低速級齒輪傳動數(shù)據(jù): 齒數(shù): 243 z, 82 模數(shù): 3寬: 螺旋角: o 242017 分度圓直徑: 中心距: 65計計算與說明 計算結果 12 六、 軸的 結構 設計 (一)高速軸的設計 1 選擇軸的材料,確定許用應力 選擇軸的材料為 45 鋼,調質處理。由表 1得, 1 2 初估軸的最小直徑,選取聯(lián)軸器 安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d 2 據(jù)表 2118107A ,按公式 )( 2 33 18107(慮到軸上鍵槽削弱,軸徑須加大 0000 53 ,但該軸外伸與電動機軸通過聯(lián)軸器聯(lián)結, 因電動機軸軸徑為 38外伸距離為 60 選取聯(lián)軸器:按扭矩 33 1 . 5 0 1 0 ?T N m m 查手冊,選用 3彈性柱銷聯(lián)軸器,其半聯(lián)軸器的孔徑 30d ,半聯(lián)軸器長1 60L 故取30d 3 軸的結構設計 )1( 根 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 段:由第三步已確定 30d ,半聯(lián)軸器與軸配合部分長 度1 60L 為保證軸承擋圈壓緊聯(lián)軸器,取81 。 段:聯(lián)軸器右端用軸肩定位,軸肩高度 ,取,則 35 ,為方便軸 1 30d 81 35 13 承端蓋固定螺釘?shù)难b拆及軸承加注潤滑劑,取軸承端蓋至聯(lián)軸器左端端面長度為 10由于該段與軸承配合,初選角接觸球軸承 7207寸為 3 5 7 2 1 7d D B , 則有 ,軸承左端由軸肩定位, 軸承 右 端由軸承端蓋壓緊,綜合調整后取72 。 段:為保證軸承 左 端面的定位,軸承 左 端由軸肩固定,軸肩高度 h=( d,則 取 h=則 40=50合調整后取 l。 段:由于該段齒輪與軸一體制造,則 f,04 。 段:考慮 段 齒輪 和 箱體 徑向尺寸 且與段協(xié)調 ,取05 ,取 35 。 段:該段安裝軸承,因選用 7207 356 76 。 )( 2 軸上零件的軸向固定 半聯(lián)軸器與軸的軸向固定采用平鍵聯(lián)接,配合為 6/7 滾動軸承與軸的配合為 6/7 )( 3 軸端倒角取 451 ,見圖 2A )( 4 根據(jù)以上各軸段直徑和長度繪制軸的結構草圖。 (二)中間軸的設計 1 選擇軸的材料,確定許用應力 72 40 mm l 04 42d 90l 48l 42d 35d 17l 14 設計計算與說明 計 算結果 選擇軸的材料為 45 鋼,調質處理。由表 1得 9 1 2 軸的結構設計 )1( 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1段:安裝滾動軸承處軸的直徑 1d )(3 圖 為軸的最小直徑,根據(jù)表 2 118107A ,按公式 )( 2 33 18107(和軸承配合,則此段軸徑應與軸承內徑符合,選軸承 7207寸為 d D B=35 72 17。故 51 。為防止軸承端面與箱體內壁干涉,取距離為2 5,為防止齒輪與箱體內壁干涉,取套筒長 25 1l 17+25+2=44 段:為使齒輪裝拆方便,設置過渡軸肩,則 02 ,齒輪 左 端 由 套 筒 定 位 , 取32452 。 段:為保證大齒輪左端固定,軸肩高 7.0 ( ,取 , 84240223 ,軸肩長度取 53 段:由于該段齒輪與軸一體制造, f ,長度04 段:考慮 段和該段徑向尺寸協(xié)調,取, 85 55 6段:軸右端與軸承 7207合, 56 76 9 1 51 1l 44mm 02 32 83 53 04 85 55 56 15 )( 2 軸上零件的軸向固定 滾動軸承與軸的配合為 6/7 齒輪和軸的配合為 6/7 )( 3 軸端倒角取 451 ,見圖 3A )( 4 根據(jù)以上各軸段直徑和長度繪制軸的結構草圖。 (三)低速軸的設計 1 選擇軸的材料,確定許用應力 選擇軸的材料為 45 鋼,調質處理。由表 1得 1 2 軸的結構設計 )1( 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各 段直徑和長度 1段:安裝聯(lián)軸器軸的直徑 1d 為軸的最小直徑,根據(jù)表 2118107A ,按公式 )( 2 33 18107(慮該段軸上鍵槽的影響,將軸徑增大 0000 53 ,取, 81 1l 58 段: 此處安裝 7209承和軸承端蓋,其參數(shù)為: d DB=45 85 19 故 52 。 2l 的長度由 軸承端蓋 的寬度和固定螺釘?shù)难b拆空間要求決定,取 02 。 段:為保證軸承右端的固定,軸肩高 ( ,取h=7 23 ; 由 于齒輪 要與中間軸上小 齒輪 嚙合故 取 ,83 。 段:考慮齒輪右端定位和固定,為軸肩取 04 ,04 。 段:為保證齒輪裝拆方便,考慮該段和 段徑向尺寸協(xié)調,76 9 1 01 1l 58mm 52 02 23 83 04 04 16 取 05 ,為保證齒輪壓緊,則55l=753 段:軸左端與軸承 7209合,則 56 ,軸承左端面至箱體內壁間距為 5體內壁距離齒輪右端面的距離為20套筒要壓緊齒輪,故取 8 。 )( 2 軸上零件的軸向固定, 滾動軸承與軸的配合為 6/7 齒輪和軸的配合為6/7 鏈輪與軸的配合為 6/7 )( 3 軸端倒角取 451 , )( 4 根據(jù)以上各軸段直徑和長度繪制軸的結構草圖。 05 5l=73mm 56 8 17 18 七、 軸、軸承及鍵聯(lián)接的校核計算 (一)軸強度的校核計算 由各軸傳遞的扭矩可知低速軸扭矩最大,故只對低速軸校核強度即可,若低速軸滿足強度要求,則其他軸均滿足強度要求。 下面對低速軸進行強度校核: 1 軸所傳遞的扭矩為: 作用在齒輪上的力為: 66 3 0 1 4242017co s 20t 6 0co st 3 0242017t 6 0t 2 算支反力 由軸的結構簡圖,可確定軸承支點跨距 , ,懸臂 ,由此可畫出軸的受力簡圖,如圖)(5 垂直 面支反力,如圖 )(5 FR 6 0211 水平 面支反力,如圖 )(5 7 . 8 1 42/ 48 3 02/211 19 3 矩圖 )( 1 垂直面彎矩圖 如圖 )(5 截面 B 處: 4 9 1 8 41 )( 2 水平面彎矩圖 如圖 )(5 截面 B 左邊: 7 7 7 111 截面 B 右邊: 8 4 722 )( 3 合成彎矩圖,如圖 )(5 截面 B 左邊: 1 2 8 8 3 72121 截面 B 右邊: 1 0 9 3 5 82222 )( 4 扭矩圖,如圖 )(5 , 4 由圖 )(5 可見截面 B 處彎矩最大,校核該截面的強度。 截面 B 的當量彎矩 212 )( 式中, 01 由式 )517( 可得 校核結果, 21 /59 ,截面 B 的強度足夠 所以,軸的強度滿足要求。 (二)軸承壽命的校核 僅選擇軸承 2 ( 7207行校核計算 1 2 1BM 128837 2BM 109358 1 20 )( 1 確定軸承所受載荷,如圖 6A 所示 高速級: 801r , 701 , 0071 低 速級: 0902r , , 8582 水平面支反力 H 420 , 90 垂直面支反力 成支反力 822 122 由 7207e=故其派生軸向力分別為 A 8 4 8 D 8 8 1 由 2F 1F ,故軸承左端為緊端, 0 8 2 21 21 因 1 1.2e 所以 由式 12 h 1666 710 =120921h12000h 所以,軸承壽命滿足要求。 (三)鍵聯(lián)接的校核計算 )( 1 聯(lián)軸器與軸采用 8 36 20031096/ )( 2 中間軸上齒輪采用 A 型普通平鍵,鍵 12 40 20031096/ )( 3 低速軸上齒輪采用 A 型普通平鍵,鍵 14 50 20031096/ (4)卷筒 與軸端采用 10 50 20031096/ 現(xiàn)僅對低速軸上的鍵進行校核 查表可知鍵 14 50 , b=14h=9L=50 校核其擠壓強度,由式 )( 13得 2 6 查表 717 的許用應力 2/)1 2 01 0 0( ,則 2/3850022 p 校核結果:擠壓強度滿足要求。 20921h b=14mm h=9=50mm k =l =365 5 / m m 擠壓強度滿足要求 22 八、 減速器附件的選擇 為了保證減速器的正常工作,在減速器的箱體上通常設置一些附件,以便于減速器潤滑油池的注油、排油、檢查油面高度和拆裝、維修等。減速 器附件的選擇如下: 1 于檢查箱內傳動零件的嚙合情況、潤滑狀態(tài)、接觸斑點和齒側間隙。 2 箱蓋頂部或視孔蓋上安裝,使箱體內的熱空氣能自由的逸出,以此達到箱體內外的氣壓平衡。 3 便檢查箱內油面高度,以確保箱內油量適中。油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低,以防油進入油尺座孔而溢出 4 油孔位于油池最底處,并安排在減速器不與其他部件靠近的一側,以便放油,放油孔用螺塞堵住,因此油孔處的機體外壁應凸起一塊,由機械加工成螺塞頭部的支承面,并加封油圈加以密封。 5 機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán),用以起吊或搬運較重的物體 . 23 九、 潤滑方法和密封形式 因齒輪的圓周速度 2 ,所以
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